KR101434172B1 - An anti-islanding method based on symmetry of a line frequency - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a module to detect isolated operation using the symmetry of power frequencies and a method to detect isolated operation using the same. According to an embodiment of the present invention, the module to detect isolated operation using the symmetry of power frequencies includes a detection unit which receives each of output current data from a first and a second distributed power inverter connected in parallel, samples the data, and detects a positive half cycle frequency and a negative half cycle frequency according to the output currents of the first and the second distributed power inverter; a calculation unit which calculates difference between the amplitude of the positive half cycle frequency and the amplitude of the negative half cycle frequency; an index calculation unit which calculates and outputs an isolated operation determination index using the difference; a comparison unit which compares the isolated operation determination index, to which the difference is applied, and a predefined reference determination index and, if the isolated operation determination index, to which the difference is applied, is greater than the reference determination index, determines that the module is in an isolated operation state and outputs a processing signal; and a control unit which controls the operation of the first and the second distributed power inverter according to the reception of the processing signal.

Description

상용 주파수의 대칭성을 이용한 단독운전 검출 모듈 및 이를 이용한 단독운전 검출 방법{An anti-islanding method based on symmetry of a line frequency}[0001] The present invention relates to a single-operation detection module using a symmetry of a commercial frequency, and a single-

본 발명은 계통연계 분산전원 시스템의 단독운전(islanding)을 검출하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상용 계통전압의 주파수의 양의 반주기와 음의 반주기가 대칭성을 이용하는 상용주파수의 대칭성을 이용한 단독운전 검출 모듈 및 이를 이용한 단독운전 검출 방법을 제공하는 것이다.
The present invention relates to a method of detecting islanding of a grid-connected distributed power supply system, and more particularly, to a method of detecting isolated islanding of a grid-connected distributed power supply system using a symmetry of a commercial frequency utilizing a symmetry of a positive half- An operation detecting module and a single operation detecting method using the same.

최근 화석에너지 고갈과 환경오염 문제로 대체 에너지를 이용한 발전에 전 세계적으로 많은 관심이 집중되고 있다. 대체 에너지를 통한 발전은 대용량 발전에 비해 용량이 작고 수요지 근처에 분산적으로 존재하여 분산전원이라 부른다. 초기의 분산전원은 용량이 작아 기존 전력계통과는 분리된 상태로 운전되었는데, 최근에는 그 용량이 증가하면서 전력계통과 연계된 상태로 가동되고 있다.
Recently, fossil energy depletion and environmental pollution problems have been attracting much attention worldwide for the development using alternative energy. Alternative energy generation is smaller than large capacity power generation, and is dispersed around demand site, and is called distributed power generation. Since the initial distributed power source has a small capacity, the existing power system has been operated in a separated state. Recently, the capacity of the distributed power source has increased and the system has been operated in connection with the power system.

분산전원은 일반적으로 차단기의 구조를 갖는 계통연계 장치를 통해 전력계통과 연계되어 상시에는 함께 연결되고 전력계통에 문제가 발생하면 전력계통과 분리되는 구조를 갖는다.
Distributed power supplies are generally connected to the power system via a grid connection device having a breaker structure, and are connected together at all times. When a problem occurs in the power system, the distributed power source is separated from the power system.

연계하여 운전되는 중 상용 교류전원이 공급되는 측에서 지락이나 단락과 같은 사고가 발생하면 계통연계 장치가 개방되어 상용전원 전력계통과 분산전원 계통이 분리되고 이에 따라 전력계통에서 발생한 과전류가 부하로 흐르지 않아 부하 및 계통연계 분산전원 시스템을 보호할 수 있다.
If a fault such as a ground fault or a short circuit occurs on the side where the commercial AC power is supplied, the grid connection device is opened and the commercial power system and the dispersed power system are separated from each other and the overcurrent generated in the power system flows to the load Can protect the load and grid-connected distributed power systems.

이때 전력계통이 분리되면 분산전원만이 부하에 연결되어 전력을 공급하게 되는데 이러한 상태를 단독운전(islanding) 상태라 한다. 즉, 계통 연계형 시스템에서의 단독운전(islanding)이란 상용계통이 정전으로 인해 배전계통과 차단된 경우 태양광발전시스템과 같은 분산전원이 하나의 독립된 배전계통을 구성하여 부하에 발전전력을 지속적으로 공급하고 있는 현상을 말한다.
At this time, when the power system is disconnected, only the distributed power source is connected to the load to supply electric power. This state is called islanding state. In other words, the islanding in the grid-connected system means that when the commercial grid is disconnected from the power distribution system due to power failure, the distributed power source such as the solar power generation system constitutes one independent power distribution system, It is the phenomenon that we supply.

그러나 이러한 단독운전 상태에서는 분산전원이 생산하는 유효전력의 크기와 부하의 크기에 따라 주파수 변동이 발생하여 안정적인 전력공급이 어려운 경우가 있으며, 단독운전 상태가 지속되는 중 전력계통 측의 전원이 회복되면 양측 전압의 위상차에 의해 단락 또는 탈조가 발생하는 사고가 일어날 가능성이 있다. 따라서 분산전원의 계통 연계시에는 이러한 단독운전 상태를 신속하게 감지하는 것이 필요하다.
However, in such a single operation state, frequency fluctuation occurs depending on the magnitude of the active power produced by the distributed power supply and the magnitude of the load, so that it is difficult to supply the stable power. In the case where the power of the power system is recovered There is a possibility that an accident in which a short circuit or a demarcation occurs due to a phase difference between the two voltages may occur. Therefore, it is necessary to detect this single operation state quickly when the distributed power supply is connected to the grid.

이러한 단독운전 검출기법은 크게 수동적 기법과 능동적 기법으로 분류할 수 있다. 수동적 기법은 기본적으로 전압과 주파수 등 인버터의 제어에 필요한 시스템 파라미터를 이용하여 검출된 파라미터가 정상범위를 벗어나는 경우 단독운전임을 판단하여 인버터를 정지시키는 방법이다. 그러나 인버터의 출력전력과 부하의 소모 전력이 일치하는 경우에 단독운전 발생시 전압 및 주파수의 변화가 매우 미소하므로 단독운전 검출이 실패할 확률이 높다.
This single operation detection method can be largely divided into a passive method and an active method. The passive method basically uses the system parameters necessary for controlling the inverter such as voltage and frequency, and stops the inverter by judging that the detected parameter is out of the normal range and is the sole operation. However, when the output power of the inverter is matched with the power consumption of the load, there is a high probability that the single operation detection will fail due to a very small change in voltage and frequency at the time of stand-alone operation.

이런 단점을 보완한 능동적 기법은 인버터의 출력전류에 임의의 외란을 인가하여 단독운전 발생시 전압의 크기 또는 주파수의 변화를 유도하는 기법이다. 특히 그 중 능동형 주파수 변동기법(Active Frequency Drift Method; AFD 기법)이 많이 알려져서 사용되고 있다.
An active method that compensates for these drawbacks is to apply a random disturbance to the output current of the inverter to induce a change in the magnitude or frequency of the voltage in a single operation. Among them, the active frequency drift method (AFD technique) is widely known.

AFD 기법은 전류의 주파수를 빠르게 해서, 단독운전이 발생했을시 빠른 주파수 변동에 대해서 전압의 주파수가 빠르게 변화하게 함으로써 변화된 전압의 주파수를 특정값까지 변동시켜서 단독운전을 검출하는 기법이다.
The AFD technique is a technique for increasing the frequency of the current so as to quickly change the frequency of the voltage with respect to the fast frequency variation when the single operation is performed, thereby detecting the single operation by varying the frequency of the changed voltage to a specific value.

예를 들면, 한국전력공사 공칭 주파수가 60Hz 인데, 계통 정전이 발생하였을 때, AFD 기법을 통해 태양광 인버터는 주파수를 변동시켜 과주파수 릴레이(Over Frequency Relay; OFR)의 트립(Trip) 설정값인 60.5Hz(한국 기준)을 넘어서는 것으로 단독운전을 검출하는 것이다. 혹은 공칭 주파수 60Hz를 저주파수 릴레이(Under Frequency Relay : UFR)의 트립 (Trip)설정값인 59.3Hz(한국 기준)을 넘어서는 것으로 단독운전을 검출하는 것이다.
For example, the nominal frequency of KEPCO is 60Hz. When a system failure occurs, the photovoltaic inverter changes its frequency through the AFD technique and sets the trip setting value of the over frequency relay (OFR) 60.5Hz (Korean standard), which means that single operation is detected. Or that the nominal frequency 60 Hz is exceeded by the trip setting value of the Under Frequency Relay (UFR) of 59.3 Hz (Korean standard).

한편, 기존의 AFD에 의한 단독운전 검출방법의 경우, 분산전원의 전력변환장치가 출력인 교류 측을 기준을 병렬운전하게 되었을 때, 서로 영향을 끼쳐서 상쇄효과로 인해 단독운전을 검출하지 못하는 현상이 발생하게 된다.
On the other hand, in the case of the conventional AFD-based single operation detection method, when the AC power of the distributed power source is operated in parallel with the reference AC side, the phenomenon that the single operation is not detected due to the canceling effect .

도 1은 2대 병렬 운전형 분산전원 인버터의 단독운전 시험 회로도를 나타내며, 도 2는 양의 값의 주파수 변이 및 음의 값의 주파수 변이가 각각 적용된 2대 병렬 운전형 분산전원 인버터의 단독운전 시뮬레이션 결과도이다.Fig. 1 shows a circuit diagram of a single operation test of a dual-parallel operation type distributed power source inverter, Fig. 2 shows a single operation simulation of a dual parallel operation type distributed power source inverter in which a frequency shift of a positive value and a frequency shift of a negative value are respectively applied. The result is also shown.

도 1 및 도 2를 참고하면, 도 1과 같이 2개의 분산전원 인버터에 대해서 적용했을 때, 도 2를 참조하면, 한 개의 분산전원 인버터는 양의 주파수 변화를 가지고, 다른 한 개의 분산전원 인버터는 음의 주파수 변화를 갖는 AFD 기법을 각각 적용하면, 서로의 상호 상쇄효과로 인해, 단독운전이 발생해도 이를 검출하지 못하고 발전을 지속하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 단독운전을 방지하지 못한 것이다. Referring to FIG. 1 and FIG. 2, when applied to two distributed power inverters as shown in FIG. 1, referring to FIG. 2, one distributed power inverter has a positive frequency change and the other dispersed power inverter Applying the AFD technique with negative frequency changes, it can be seen that due to the mutual cancellation effect of each other, even if single operation occurs, the generation continues without detecting it. That is, it can not prevent single operation.

즉, 복수 개의 분산전원 인버터의 전력변환장치가 병렬운전 할 때 서로 영향을 끼치지 않는 단독운전 검출 기법이 필요로 하게 된다.
That is, there is a need for a stand-alone operation detection technique in which power conversion devices of a plurality of distributed power inverters do not affect each other when they are operated in parallel.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여러 대의 분산전원 전력변환장치가 병렬운전 할 때 서로 영향을 끼치지 않으면서 단독운전 여부를 판단할 수 있는 상용 주파수의 대칭성을 이용한 단독운전 검출 모듈 및 이를 이용한 단독운전 검출 방법을 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a single operation detecting module using a symmetry of a commercial frequency capable of judging whether a plurality of distributed power source power converters operate independently in parallel operation without affecting each other, And to provide a detection method.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 상용 주파수의 대칭성을 이용한 단독운전 검출 모듈은 병렬로 연결된 제1 및 제2 분산전원 인버터의 출력전류 데이터를 각각 수신한 후, 샘플링하여, 상기 제1 및 제2 분산전원 인버터의 출력 전류에 따른 양의 반 주기 주파수 및 음의 반 주기 주파수를 검출하는 검출부: 상기 양의 반 주기 주파수의 진폭과 상기 음의 반 주기 주파수 진폭의 차이값을 산출하는 연산부; 상기 차이값을 단독운전 판별지수로 산출하여 출력하는 지수 산출부; 상기 차이값이 적용된 단독운전 판별지수와 기 설정된 기준판별지수를 비교하여 상기 차이값이 적용된 단독운전 판별지수가 상기 기준판별지수보다 클 경우, 단독운전상태로 결정하여 처리 신호를 출력하는 비교부; 및 상기 처리신호의 수신 여부에 따라 상기 제1 및 제2 분산전원 인버터의 동작을 제어하는 제어부;를 포함한다.
In order to solve the above problems, a single operation detection module using symmetry of a commercial frequency according to an embodiment of the present invention receives output current data of first and second distributed power inverters connected in parallel and then samples them, 1 and a positive half-period frequency according to an output current of the second distributed power source inverter: calculating a difference value between the amplitude of the positive half periodic frequency and the negative half periodic frequency amplitude An operation unit; An exponent calculation unit for calculating and outputting the difference value as a sole operation discrimination index; A comparing unit comparing the single operation discrimination index to which the difference value is applied and a predetermined reference discrimination index to determine a single operation state when the single operation discrimination index to which the difference value is applied is greater than the reference discrimination index and outputting a processing signal; And a control unit for controlling operations of the first and second distributed power source inverters according to whether the processing signal is received or not.

상기 제어부는, 상기 처리신호를 수신하는 경우 상기 제1 및 제2 분산전원 인버터의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 한다.
And the control unit stops operation of the first and second distributed power source inverters when receiving the processing signal.

상기 단독운전 판별지수는, 아래에 기재된 수학식을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 한다.And the single operation discrimination index is calculated using the following equation.

Figure 112013019980061-pat00001
Figure 112013019980061-pat00001

(여기서, N: 상용주기의 총 개수, FreqPhalf[K]: k시점에서 계산된 상용계통 전압의 양의 주기 주파수, FreqpNhalf[K]: k시점에서 계산된 상용계통 전압의 음의 주기 주파수이다)
Where FreqPhalf [K] is the positive periodic frequency of the commercial grid voltage calculated at time k, and FreqpNhalf [K] is the negative periodic frequency of the commercial grid voltage calculated at time k), where N is the total number of commercial cycles,

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 상용 주파수의 대칭성을 이용한 단독운전 검출 방법은 제1 및 제2 분산전원 인버터의 출력전류 데이터를 수신한 후, 상기 데이터를 샘플링 처리하는 단계; 상기 샘플링된 제1 및 제2 분산전원 인버터의 출력 전류에 따른 양의 반 주기 주파수 진폭 및 음의 반 주기 주파수 진폭을 검출하는 단계: 상기 양의 주파수의 진폭과 상기 음의 주파수의 진폭의 차이값을 산출하는 단계; 및 상기 차이값이 적용된 단독운전 판별지수와 기 설정된 기준판별지수를 비교하여 단독운전 여부를 판단하는 단계;를 포함한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of detecting a single operation using a symmetry of a commercial frequency, comprising: receiving output current data of first and second distributed power inverters and sampling the data; Detecting a positive semi-periodic frequency amplitude and a negative semi-periodic frequency amplitude in accordance with the sampled output currents of the first and second distributed power source inverters, wherein the difference between the amplitude of the positive frequency and the amplitude of the negative frequency ; And comparing the single operation discrimination index to which the difference value is applied and the predetermined reference discrimination index to determine whether the single operation is performed.

상기 단독운전 여부를 판단하는 단계는 상기 단독운전 판별지수가 상기 기 설정된 기준판별지수보다 큰 경우 비교부가 상기 단독운전이라 판단하는 단계인 것을 특징으로 한다.
Wherein the step of determining whether the single operation is performed is a step of determining that the comparison unit is the single operation when the single operation determination index is greater than the preset reference determination index.

상기 단독운전 여부를 판단하는 단계 후, 상기 단독운전이라 판단되면, 비교부가 처리 신호를 보내 제1 및 제2 분산전원 인버터의 동작을 정지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
The method further comprises a step of stopping the operation of the first and second distributed power source inverters when the comparison operation signal is determined to be the single operation after the step of determining whether the single operation is performed.

상기 지수 산출부는 상기 단독운전 판별지수를 아래에 기재된 수학식을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 한다.And the exponent calculation unit calculates the single operation determination index using the following equation.

Figure 112013019980061-pat00002
Figure 112013019980061-pat00002

(여기서, N: 상용주기의 총 개수, FreqPhalf[K]: k시점에서 계산된 상용계통 전압의 양의 주기 주파수, FreqpNhalf[K]: k시점에서 계산된 상용계통 전압의 음의 주기 주파수이다)
Freqp Nalf [K]: Negative periodic frequency of the commercial grid voltage calculated at time k, where N is the total number of commercial periods, Freq Phalf [K] is the positive periodic frequency of the commercial grid voltage calculated at time k, to be)

본 발명에 따르면 주파수 릴레이에 의지하지 않고, 별도의 제안하는 단독운전 판별 지수를 이용하여, 단독운전을 검출한다. 따라서, 계통 정전시 태양광 인버터의 출력전압의 주파수가 주파수 릴레이 (Over Frequency Relay/Under Frequency Relay)의 설정값에 도달하지 않아도 단독운전을 검출 할 수 있음으로, 보다 빠르게 검출할 수 있다. According to the present invention, independent operation is detected by using a separately proposed single operation discrimination index without resorting to the frequency relay. Therefore, even when the frequency of the output voltage of the solar inverter does not reach the set value of the frequency relay (Over Frequency Relay / Under Frequency Relay) during the system power failure, the single operation can be detected and the detection can be performed more quickly.

또한 단독운전 검출을 위한 주파수 변동 외란의 크기도 줄일 수 있게 되며, 주파수 변동의 외란이 적어지면, 그만큼 고주파 성분이 줄어들어 태양광 인버터의 출력 전력 품질이 높아진다. Also, the magnitude of the frequency fluctuation disturbance for single operation detection can be reduced. If the disturbance of the frequency fluctuation becomes smaller, the high frequency component is reduced so that the output power quality of the solar inverter becomes higher.

단독운전 판별지수(Correlation Parameter : cp)를 적용해서, 이 판별지수가 일정값 이상이면, 단독운전이라 판단한다. 반대로 이 판별지수가 일정값 이하가 되면 단독운전이 아니라고 판단한다. A single operation discrimination index (cp) is applied, and if the discrimination index is equal to or greater than a predetermined value, it is judged to be the sole operation. On the other hand, when the discrimination index becomes lower than a predetermined value, it is judged that the operation is not a single operation.

따라서, 태양광 인버터들의 교류 측 병렬운전 시에도, 기존의 기법이 서로 상쇄작용으로 인해 단독운전 검출을 못하는 반면에, 본 발명에서 제시하는 검출 모듈은 단독운전을 확실하게 검출할 수 있다는 이점이 있다.
Therefore, even when the solar inverters are operated in parallel on the AC side, the conventional technique can not detect the single operation due to the canceling action of each other, while the detection module proposed in the present invention has an advantage of being able to reliably detect the single operation .

도 1은 2대 병렬 운전형 분산전원 인버터의 단독운전 시험 회로도를 나타낸 예시도이다.
도 2는 양의 값의 주파수 변이 및 음의 값의 주파수 변이가 각각 적용된 2대 병렬 운전형 분산전원 인버터의 단독운전 시뮬레이션 결과도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 상용 주파수 대칭성을 이용한 단독운전 검출 모듈을 나타낸 블럭도이다.
도 4는 도 3에 도시된 검출모듈을 이용한 검출방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
도 5은 본 발명에서 사용된 음 및 양의 반주기 주파수 변동을 이용한 분산전원 인버터의 출력전압/전류 파형을 나타낸 예시도이다.
도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 상용 주파수 대칭성이 적용된 시뮬레이션 결과도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 방법을 적용하여 단독운전을 검출한 시뮬레이션 결과도이다.FIG. 1 is an exemplary view showing a circuit diagram of a single operation test of a two-parallel-operation type distributed power source inverter.
FIG. 2 is a simulation result of a single operation of a two-parallel operation type distributed power source inverter in which a frequency shift of a positive value and a frequency shift of a negative value are respectively applied.
3 is a block diagram illustrating a single operation detection module using commercial frequency symmetry according to an embodiment of the present invention.
4 is a flow chart for explaining a detection method using the detection module shown in FIG.
5 is a diagram illustrating output voltage / current waveforms of a distributed power inverter using negative and positive half-cycle frequency variations used in the present invention.
FIG. 6 is a simulation result of applying a frequency symmetry of a conventional frequency according to an embodiment of the present invention.
7 is a simulation result of detecting a single operation by applying a method according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of preferred embodiments of the present invention will be given with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
Embodiments in accordance with the concepts of the present invention can make various changes and have various forms, so that specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in this specification or application. It is to be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms of disclosure, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ",or" having ", or the like, specify that there is a stated feature, number, step, operation, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 기재된 실시 예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 상용 주파수 대칭성을 이용한 단독운전 검출 모듈을 나타낸 블럭도이다.3 is a block diagram illustrating a single operation detection module using commercial frequency symmetry according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 단독운전 검출 모듈(100)은 검출부(110), 연산부(120), 지수 산출부(130), 비교부(140) 및 제어부(150)를 포함한다.3, the single operation detection module 100 of the present invention includes a detection unit 110, an operation unit 120, an exponent calculation unit 130, a comparison unit 140, and a control unit 150. As shown in FIG.

상기 검출부(110)는 병렬로 연결된 제1 및 제2 분산전원 인버터의 출력전류 데이터를 각각 수신한 후, 샘플링하여, 상기 제1 및 제2 분산전원 인버터의 출력 전류에 따른 양의 반 주기 주파수 및 음의 반 주기 주파수를 검출하는 기능을 수행한다.The detection unit 110 receives and samples the output current data of the first and second distributed power source inverters connected in parallel and outputs the sampled positive and negative semi-periodic frequencies according to the output currents of the first and second distributed power source inverters. And performs a function of detecting a negative semi-periodic frequency.

상기 연산부(120)는 상기 양의 반 주기 주파수의 진폭과 상기 음의 반 주기 주파수 진폭의 차이값을 산출하는 기능을 수행한다.The calculator 120 calculates a difference between the amplitude of the positive half periodic frequency and the negative half periodic frequency amplitude.

상기 지수 산출부(130)는 상기 차이값을 단독운전 판별지수로 산출하여 출력하는 기능을 수행한다.The exponent calculating unit 130 calculates and outputs the difference value as a sole operation determining index.

상기 비교부(140)는 상기 차이값이 적용된 단독운전 판별지수와 기 설정된 기준판별지수를 비교하여 상기 차이값이 적용된 단독운전 판별지수가 상기 기준판별지수보다 클 경우, 단독운전상태로 결정하여 처리 신호를 출력하는 기능을 수행한다.The comparing unit 140 compares the single operation discrimination index to which the difference value is applied and the predetermined reference discrimination index. If the single operation discrimination index to which the difference is applied is greater than the reference discrimination index, And outputs a signal.

상기 제어부(150)는 상기 처리신호의 수신 여부에 따라 상기 제1 및 제2 분산전원 인버터의 동작을 정지시키는 기능을 수행한다.
The control unit 150 functions to stop the operation of the first and second distributed power source inverters according to whether the processing signal is received or not.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 상용 주파수 대칭성을 이용한 단독운전 검출 모듈을 이용한 단독운전 검출 방법을 나타낸 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a single operation detection method using a single operation detection module using commercial frequency symmetry according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 단독운전 검출 방법(S100)은 제1 단계(S110) 내지 제4 단계(S140)를 포함한다.As shown in FIG. 4, the single operation detection method (S100) of the present invention includes a first step (S110) to a fourth step (S140).

상기 제1 단계(S110)는 제1 및 제2 분산전원 인버터의 출력전류 데이터를 수신한 후, 상기 데이터를 샘플링하는 단계일 수 있다.The first step S110 may be a step of sampling the data after receiving the output current data of the first and second distributed power source inverters.

상기 제2 단계(S120)는 상기 샘플링된 제1 및 제2 분산전원 인버터의 출력 전류에 따른 양의 반 주기 주파수 진폭 및 음의 반 주기 주파수 진폭을 검출하는 단계일 수 있다.The second step (S120) may be a step of detecting positive and negative semi-periodic frequency amplitudes according to output currents of the sampled first and second distributed power source inverters.

상기 제3 단계(S130)는 상기 양의 반 주기 주파수의 진폭과 상기 음의 반 주기 주파수의 진폭의 차를 산출하는 단계일 수 있다.The third step S130 may be a step of calculating a difference between the amplitude of the positive half periodic frequency and the amplitude of the negative half periodic frequency.

또한, 상기 제3 단계(S130)는 상기 차이값을 단독운전 판별지수로 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the third step (S130) may further include a step of calculating the difference value as a single operation discrimination index.

상기 제4 단계(S140)는 상기 차이값이 적용된 단독운전 판별지수와 기 설정된 기준판별지수를 비교하여 단독운전 여부를 판단하는 단계일 수 있으며, 상기 단독운전 판별지수가 상기 기 설정된 기준판별지수보다 큰 경우 상기 단독운전이라 판단하는 단계이다.The fourth step S140 may be a step of determining whether the single operation is discriminated by comparing the single operation discrimination index to which the difference value is applied and a predetermined criterion discrimination index. If the single operation discrimination index is smaller than the preset reference discrimination index If it is larger, it is determined that the operation is the single operation.

상기 차이값이 적용된 단독운전 판별지수는, 아래에 기재된 수학식 1을 이용하여 산출되며, The single operation discrimination index to which the difference value is applied is calculated using Equation 1 described below,

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112013019980061-pat00003
Figure 112013019980061-pat00003

여기서, N: 상용주기의 총 개수, FreqPhalf[K]: k시점에서 계산된 상용계통 전압의 양의 주기 주파수, FreqNNhalf[K]: k시점에서 계산된 상용계통 전압의 음의 주기 주파수이다.
Where N is the total number of commercial cycles, Freq Phalf [K] is the positive periodic frequency of the commercial grid voltage calculated at time k, and Freq NNhalf [K] is the negative periodic frequency of the commercial grid voltage calculated at time k .

상기 단독운전 검출 방법(S100)은 상기 단독운전 여부를 판단하는 단계 후, 상기 단독운전이라 판단되면, 처리 신호를 보내 제1 및 제2 분산전원 인버터의 동작을 정지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The single operation detection method (S100) may further include a step of stopping the operation of the first and second distributed power source inverters by sending a process signal if it is determined that the single operation is performed .

여기서, 단독운전 상태는 전력계통이 분리되면 분산전원만이 부하에 연결되어 전력을 공급하게 되는데 이러한 상태를 나타낸다.
In this case, when the power system is disconnected, only the distributed power source is connected to the load to supply electric power.

도 5는 본 발명에서 사용된 음 및 양의 반주기 주파수 변동을 이용한 분산전원 인버터의 출력전압/전류 파형을 나타낸 예시도이다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 상용 주파수 대칭성이 적용한 시뮬레이션 결과도이다.5 is a diagram illustrating an output voltage / current waveform of a distributed power inverter using negative and positive half-cycle frequency variations used in the present invention. FIG. 6 is a simulation result of the frequency symmetry according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 검출 방법에서 사용되는 제1 및 제2 분산전원 인버터의 출력전압/전류의 주파수는 주파수 외란을 상용계통 주기의 양의 주기 동안은 제1 및 제2 분산전원 인버터 각각의 양의 반주기 주파수(Positive Half Frequency FreqPhlf[K]) 변동을, 그리고 음의 반 주기 주파수(negative Half Frequency FreqNhlf[K]) 변동을 이용한다.Referring to FIG. 5, the frequency of the output voltage / current of the first and second distributed power source inverters used in the detection method of the present invention is the frequency difference between the first and second distributed power source inverters (Positive Half Frequency Freq Phlf [K]) fluctuations, and negative Half Frequency Freq Nhlf [K] fluctuations.

여기서, 양의 주파수 및 음의 주파수 변동은 단독운전 상태 시에 발생되며, 비 단독운전 상태에서는 상기 제1 분산전원 인버터와 상기 제2 분산전원 인버터가 상용 계통과 정상적으로 연계가 되어 있어, 상기 제1 및 제2 분산전원 인버터 각각에서 출력되는 출력전류의 진폭(예컨대, 양의 반주기 주파수의 진폭, 음의 반주기 주파수의 진폭)이 서로 동일하게 유지된다.Here, the positive frequency and the negative frequency fluctuation occur in a single operation state, and in the non-exclusive operation state, the first distributed power source inverter and the second distributed power source inverter are normally connected to the commercial system, (For example, the amplitude of the positive half-cycle frequency and the amplitude of the negative half-cycle frequency) output from the first and second distributed power source inverters are kept equal to each other.

이는 상용 계통의 전압원이 상기 제1 및 제2 분산전원 인버터의 출력 전압을 고정시키는 역할을 수행하기 때문이다.
This is because the voltage source of the commercial system plays a role of fixing the output voltage of the first and second distributed power source inverters.

한편, 상용 계통의 정전이 발생하게 되면, 상기 제1 분산전원 인버터 및 제2 분산전원 인버터의 출력전류의 주파수 진폭의 크기는 불일치하게 된다.On the other hand, when the commercial grid is out of order, the magnitudes of the frequency amplitudes of the output currents of the first distributed power source inverter and the second distributed power source inverter become inconsistent.

보다 구체적으로, 제1 분산전원 인버터의 출력전류의 주파수 성분이 양(+)의 반 주기 동안은 양의 방향으로 커지고, 제2 분산전원 인버터의 출력전류의 주파수 성분이 음(-)의 반 주기 동안은 음의 방향으로 변화하기 때문이다. 따라서 2개의 반주기 값들의 차이가 커지면, 단독운전이라 판별할 수 있다.More specifically, the frequency component of the output current of the first distributed power source inverter increases in the positive direction during the positive (+) half period and the frequency component of the output current of the second distributed power source inverter becomes negative (- Because it changes in the negative direction. Therefore, if the difference between the two half-period values becomes large, it can be determined as a single operation.

도 6에 기재된, Iinv1 : 제1 분산전원 인버터의 출력전류, Iinv2 : 제2 분산전원 인버터의 출력전류, Vinv1 : 제1 분산전원 인버터의 출력전압, positive_half_freq1 = positive_half_freq2 : 제1 및 제2 분산전원 인버터의 출력전압 양의 주기의 주파수, negative_half_freq1 = negative_half_freq2 : 제1 및 제2 분산전원 인버터의 출력전압 음의 주기의 주파수, 1unit_freq = 2unit_freq : 제1 및 제2 분산전원 인버터의 출력 전압의 주파수, 2unit_Vinv_rms = 1unit_Vinv_rms : 제1 및 제2 분산전원 인버터의 출력전압의 실효치를 나타낸다.Iinv1: output current of the first distributed power source inverter, Iinv2: output current of the second distributed power source inverter, Vinv1: output voltage of the first distributed power source inverter, positive_half_freq1 = positive_half_freq2: Negative_half_freq1 = negative_half_freq2: frequency of the cycle of the output voltage negative of the first and second distributed power inverters, 1unit_freq = 2unit_freq: frequency of the output voltage of the first and second distributed power inverters, 2unit_Vinv_rms = 1 unit_Vinv_rms: represents the effective value of the output voltage of the first and second distributed power source inverters.

도 6을 참조하면, 0.8초 이전에 단독운전이 발생하기 전에는 제1 및 제2 분산전원 인버터의 출력전압이 상용계통 전압과 연계되면서, 양(+)의 반주기와 음(-)의 반주기의 값이 거의 120Hz에 일치하게 된다. Referring to FIG. 6, the output voltages of the first and second distributed power source inverters are associated with the commercial grid voltage before the single operation occurs before 0.8 seconds, and the values of positive (+) and negative To approximately 120 Hz.

이때 약간의 차이가 나는 이유는 상기 제1 및 제2 분산전원 인버터로부터 출력되는 출력전류의 주파수 신호를 샘플링하여, 디지털 신호로 바꿈에 있어, 생긴 오차로 그 정도가 크지 않아, 무시할 수 있는 수준에 있다. The reason for this slight difference is that the frequency signals of the output currents outputted from the first and second distributed power source inverters are sampled and converted into digital signals, have.

따라서, 0.8초에서 단독운전이 발생하면, 제1 및 제2 분산전원 인버터의 출력전류의 주파수는 양의 반 주기 동안 양의 방향으로 주파수 변동하며, 음의 반 주기 동안의 음의 방향으로 주파수가 변동(예컨대, 양의 반 주기 주파수가 121.2Hz 그리고 음의 반 반주기 주파수가 119Hz정도로 변동)되는 것을 확인할 수 있다.
Therefore, when the single operation occurs at 0.8 second, the frequency of the output current of the first and second distributed power inverters fluctuates in the positive direction for the positive half period and the frequency changes in the negative direction for the negative half period (For example, the positive half-cycle frequency is 121.2 Hz and the negative half-half-cycle frequency is about 119 Hz).

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단독운전 상태를 검출하기 위한 시뮬레이션 결과이다.7 is a simulation result for detecting a single operation state according to an embodiment of the present invention.

먼저, 본 발명에서는 단독운전을 검출하기 위하여 앞에서 상술한 수학식 1을 통해 도출되는 단독운전 판별지수((Correlation Parameter : cp)를 적용하여, 이 판별지수가 일정값 이상이면, 단독운전이라 판단하고, 이 판별지수가 일정값 이하가 되면 단독운전이 아니라고 판단한다.First, in the present invention, in order to detect a single operation, a single operation determination index (cp) derived through Equation (1) described above is applied. If the determination index is equal to or greater than a predetermined value, , And judges that the operation is not a sole operation when the discrimination index becomes a certain value or less.

즉, 0.8초 지점에서 단독운전이 발생하면, 기준 단독운전 판별지수(Correlation Parameter: cp) 0.3의 값보다 큰 값으로 변동됨을 알 수 있다.That is, when the single operation is performed at the 0.8-second point, it can be understood that the value is larger than the value of the reference single operation discrimination index (cp) 0.3.

이는 제1 및 제2 분산전원 인버터의 출력전류의 양의 반 주기 주파수 및 음의 반 주기 주파수가 상호 대칭이 이루어지지 않음을 나타내며, 양의 반주기 주파수와 음의 반주기 주파수의 진폭 차가 발생됨을 알 수 있다.This indicates that the positive and negative semi-periodic frequencies of the output currents of the first and second distributed power inverters are not mutually symmetric and that the amplitude difference between the positive half-period frequency and the negative half- have.

따라서, 차에 따른 진폭의 크기가 커질수록, 차에 따른 단독운전 판별지수는 기준판별지수보다 증가하게 됨을 나타낸다.Therefore, the larger the magnitude of the amplitude depending on the difference, the greater the independent discrimination index according to the difference is increased than the reference discrimination index.

이러한 상용 주파수의 대칭성을 이용하여 본 발명에서는 단독운전 여부를 판단하게 된다.
By using the symmetry of the commercial frequency, it is judged whether the single operation is performed in the present invention.

따라서, 본 발명에서 제시하는 상용 주파수의 대칭성을 이용한 단독운전 검출 모듈 및 이를 이용한 검출 방법은 주파수 릴레이에 의지하지 않고, 별도의 제안하는 단독운전 판별 지수를 이용하여, 단독운전을 검출한다. 따라서, 계통 정전시 태양광 인버터의 출력전압의 주파수가 주파수 릴레이 (Over Frequency Relay/Under Frequency Relay)의 설정값에 도달하지 않아도 단독운전을 검출 할 수 있음으로, 보다 빠르게 검출할 수 있다. Therefore, the single-operation detection module using the symmetry of the commercial frequency and the detection method using the same according to the present invention does not depend on the frequency relay but detects the single operation using a separately proposed single operation decision index. Therefore, even when the frequency of the output voltage of the solar inverter does not reach the set value of the frequency relay (Over Frequency Relay / Under Frequency Relay) during the system power failure, the single operation can be detected and the detection can be performed more quickly.

또한, 단독운전 검출을 위한 주파수 변동 외란의 크기도 줄일 수 있게 되며, 주파수 변동의 외란이 적어지면, 그만큼 고주파 성분이 줄어들어 태양광 인버터의 출력 전력 품질이 높아진다.
In addition, the magnitude of the frequency fluctuation disturbance for single operation detection can be reduced. If the disturbance of the frequency fluctuation becomes smaller, the high frequency component is reduced so that the output power quality of the solar inverter becomes higher.

본 발명에서 제시하는 단독운전 판별지수(Correlation Parameter : cp)를 적용해서, 이 판별지수가 일정값 이상이면, 단독운전이라 판단하고, 반대로 이 판별지수가 일정값 이하가 되면 단독운전이 아니라고 판단하여, 분산전원 인버터들의 교류 측 병렬운전 시에도, 기존의 기법이 서로 상쇄작용으로 인해 단독운전 검출을 못하는 반면에, 본 발명에서 제시하는 검출 모듈을 이용한 단독운전 검출 방법은 단독운전을 확실하게 검출할 수 있다는 이점이 있다.
When the discrimination index is equal to or greater than a predetermined value, it is determined to be the sole operation. On the other hand, when the discrimination index is less than the predetermined value, it is determined that the operation is not the sole operation , Even in the AC side parallel operation of the distributed power inverters, the conventional techniques can not detect the single operation due to the canceling action of each other, while the single operation detection method using the detection module proposed in the present invention can reliably detect the single operation There is an advantage to be able to.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. Although the present invention has been described in connection with the specific embodiments of the present invention, it is to be understood that the present invention is not limited thereto.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents. Various modifications and variations are possible.

100: 검출 모듈 110: 검출부
120: 연산부 130: 지수 산출부
140: 비교부 150: 제어부100: detection module 110: detection part
120: operation unit 130: exponent calculation unit
140: comparison unit 150:

Claims (7)

병렬로 연결된 제1 및 제2 분산전원 인버터의 출력전류 데이터를 각각 수신한 후, 샘플링하여, 상기 제1 및 제2 분산전원 인버터의 출력 전류에 따른 양의 반 주기 주파수 및 음의 반 주기 주파수를 검출하는 검출부:
상기 양의 반 주기 주파수의 진폭과 상기 음의 반 주기 주파수 진폭의 차이값을 산출하는 연산부;
상기 차이값을 단독운전 판별지수로 산출하여 출력하는 지수 산출부;
상기 차이값이 적용된 단독운전 판별지수와 기 설정된 기준판별지수를 비교하여 상기 차이값이 적용된 단독운전 판별지수가 상기 기준판별지수보다 클 경우, 단독운전상태로 결정하여 처리 신호를 출력하는 비교부; 및
상기 처리신호의 수신 여부에 따라 상기 제1 및 제2 분산전원 인버터 중 적어도 하나의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 지수 산출부는,
상기 단독운전 판별지수를 아래에 기재된 수학식을 이용하여 산출하며,
Figure 112014034218018-pat00013

N: 상용주기의 총 개수, FreqPhalf[K]: k시점에서 계산된 상용계통 전압의 양의 주기 주파수, FreqpNhalf[K]: k시점에서 계산된 상용계통 전압의 음의 주기 주파수인 것을 특징으로 하는 상용 주파수의 대칭성을 이용한 단독운전 검출 모듈.
The first and second distributed power source inverters connected in parallel to each other and then sampled to obtain a positive and a negative semi-periodic frequency according to the output currents of the first and second distributed power source inverters, Detection unit to detect:
An operation unit for calculating a difference between the amplitude of the positive half periodic frequency and the negative half period frequency amplitude;
An exponent calculation unit for calculating and outputting the difference value as a sole operation discrimination index;
A comparing unit comparing the single operation discrimination index to which the difference value is applied and a predetermined reference discrimination index to determine a single operation state when the single operation discrimination index to which the difference value is applied is greater than the reference discrimination index and outputting a processing signal; And
And a controller for controlling at least one of the first and second distributed power source inverters according to whether the processing signal is received,
Wherein the exponent calculation unit comprises:
The single operation discrimination index is calculated using the following equation,
Figure 112014034218018-pat00013

N is the total number of commercial cycles, Freq Phalf [K] is the positive periodic frequency of the commercial grid voltage calculated at time k, Freqp Nhalf [K] is the negative periodic frequency of the commercial grid voltage calculated at k A single operation detection module using the symmetry of the commercial frequency.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 처리신호를 수신하는 경우 상기 제1 및 제2 분산전원 인버터의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 상용 주파수의 대칭성을 이용한 단독운전 검출 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein,
And the operation of the first and second distributed power source inverters is stopped when the processing signal is received, using the symmetry of the commercial frequency.
삭제delete 제1 및 제2 분산전원 인버터의 출력전류 데이터를 수신한 후, 상기 데이터를 샘플링 처리하는 단계;
상기 샘플링된 제1 및 제2 분산전원 인버터의 출력 전류에 따른 양의 반 주기 주파수 진폭 및 음의 반 주기 주파수 진폭을 검출하는 단계:
상기 양의 주파수의 진폭과 상기 음의 주파수의 진폭의 차이값을 산출하는 단계; 및
상기 차이값이 적용된 단독운전 판별지수와 기 설정된 기준판별지수를 비교하여 단독운전 여부를 판단하는 단계;를 포함하고,
상기 단독운전 판별지수는,
아래에 기재된 수학식을 이용하여 산출되며,
Figure 112014034218018-pat00014

N: 상용주기의 총 개수, FreqPhalf[K]: k시점에서 계산된 상용계통 전압의 양의 주기 주파수, FreqpNhalf[K]: k시점에서 계산된 상용계통 전압의 음의 주기 주파수인 것을 특징으로 하는 상용 주파수의 대칭성을 이용한 단독운전 검출 방법.
Receiving the output current data of the first and second distributed power source inverters and sampling the data;
Detecting a positive half periodic frequency amplitude and a negative half periodic frequency amplitude according to an output current of the sampled first and second distributed power inverters;
Calculating a difference value between the amplitude of the positive frequency and the amplitude of the negative frequency; And
Comparing the single operation discrimination index to which the difference value is applied and the predetermined reference discrimination index to determine whether the single operation is performed,
The single operation discrimination index,
Is calculated using the equation described below,
Figure 112014034218018-pat00014

N is the total number of commercial cycles, Freq Phalf [K] is the positive periodic frequency of the commercial grid voltage calculated at time k, Freqp Nhalf [K] is the negative periodic frequency of the commercial grid voltage calculated at k A method for detecting a single operation using symmetry of a commercial frequency.
제4항에 있어서,
상기 단독운전 여부를 판단하는 단계는,
상기 단독운전 판별지수가 상기 기 설정된 기준판별지수보다 큰 경우 비교부가 상기 단독운전이라 판단하는 단계인 것을 특징으로 하는 상용 주파수의 대칭성을 이용한 단독운전 검출 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the step of determining whether the single-
And determining that the comparison unit is the single operation when the single operation discrimination index is greater than the preset reference discrimination index.
제4항에 있어서,
상기 단독운전 여부를 판단하는 단계 후,
상기 단독운전이라 판단되면, 비교부가 처리 신호를 보내 제1 및 제2 분산전원 인버터의 동작을 정지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상용 주파수의 대칭성을 이용한 단독운전 검출 방법.
5. The method of claim 4,
After the step of determining whether the single operation is performed,
Further comprising the step of stopping the operation of the first and second distributed power source inverters when the comparison operation signal is determined to be the single operation.
삭제delete
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